Die
Erfindung betrifft eine Spiegelflächenpräzisions-Meßeinrichtung gemäß dem Oberbegriff
der Patentansprüche
1 und 2. Ferner betrifft die Erfindung ein Spiegelflächenssteuerungssystem
einer Reflektorantenne gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 5.The
The invention relates to a mirror surface precision measuring device according to the preamble
of the claims
1 and 2. Furthermore, the invention relates to a mirror surface control system
a reflector antenna according to the preamble
of claim 5.
Eine
Reflektorantenne, wie etwa ein Radioteleskop, wird für astronomische
Beobachtungen eingesetzt, wobei eine Radiowelle, die von einem weit
entfernten Himmelskörper
abgestrahlt wird, an einem Reflektor reflektiert wird, die reflektierte
Radiowelle konvergent gemacht und die konvergente Radiowelle in
einem Primärstrahler
empfangen wird.A
Reflector antenna, such as a radio telescope, is considered astronomical
Observations used, with a radio wave coming from a far
distant celestial bodies
is reflected off a reflector that reflected
Radio wave made convergent and the convergent radio wave in
a primary radiator
Will be received.
Eine
von einem Himmelskörper
abgestrahlte Radiowelle pflanzt sich unter Ausbreitung ähnlich einer Kugelwelle
fort. Da jedoch ein Beobachtungspunkt von dem Himmelskörper weit
entfernt ist, trifft die Radiowelle des Himmelskörpers wie eine ebene Welle
auf die Reflektorantenne auf. Um die Radiowelle, die auf den Primärstrahler
wie eine ebene Welle auftrifft, auf wirksame Weise konvergent machen
zu können,
ist im Fall der astronomischen Beobachtung unter Verwendung des
Radioteleskops eine gleichmäßige Aperturphasenverteilung
erforderlich.A
from a celestial body
radiated radio wave propagates under propagation similar to a spherical wave
continued. However, as a point of observation of the celestial body far
is removed, the radio wave of the celestial body meets like a plane wave
on the reflector antenna. To the radio wave pointing to the primary radiator
how a plane wave hits, effectively converging
to be able to
is in the case of astronomical observation using the
Radio telescopes a uniform aperture phase distribution
required.
Diese
Aperturphasen-Verteilung ist unmittelbar von der Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors abhängig.
Es ist daher sehr wichtig, die Spiegelflächenpräzision der Reflektorantenne
zu erhöhen,
um die Beobachtungsleistung der Reflektorantenne zu verbessern.These
Aperture phase distribution is directly dependent on the specular surface precision of the
Main reflector depends.
It is therefore very important, the mirror surface precision of the reflector antenna
to increase,
to improve the observation performance of the reflector antenna.
Zur
Messung der Spiegelflächenpräzision der
Reflektorantenne werden beim Stand der Technik ein mechanisches
Meßverfahren
unter Verwendung eines privaten Meßinstruments oder einer Entfernungs-Winkel-Meßeinheit
und ein elektrisches Meßverfahren,
wie etwa ein Radioholographieverfahren angewandt.to
Measurement of mirror surface precision of
Reflector antenna become a mechanical in the prior art
measurement methods
using a private meter or a distance-angle measuring unit
and an electrical measuring method,
such as a radio holography method.
Weil
bei Anwendung des mechanischen Meßverfahrens zur Messung der
Spiegelflächenpräzision der Reflektorantenne
ein Meßfehler
bei Verwendung einer Meßvorrichtung
von der Fertigungsgenauigkeit und Positioniergenauigkeit der Meßvorrichtung
abhängig
ist, ist es schwierig, die Spiegelflächenpräzision genau zu messen, die
von der Reflektorantenne, wie etwa einem Radioteleskop, mit großem Durchmesser
verlangt wird, das zur Durchführung
von astronomischen Beobachtungen mit einer Millimeterradiowelle
oder einer Submillimeterradiowelle dient.Because
when using the mechanical measuring method for measuring the
Mirror surface precision of the reflector antenna
a measurement error
when using a measuring device
from the manufacturing accuracy and positioning accuracy of the measuring device
dependent
It is difficult to accurately measure the mirror surface precision that
from the reflector antenna, such as a large-diameter radio telescope
is required to carry that out
from astronomical observations with a millimeter wave
or a submillimetre wave.
Im
allgemeinen wird daher für
die Ersteinstellung der Spiegelfläche des Radioteleskops mit
großem Durchmesser,
das für
die astronomische Beobachtung mit einer Millimeterradiowelle oder
einer Submillimeterradiowelle dient, das mechanische Meßverfahren
angewandt, und das Radioholographieverfahren der elektrischen Meßtechnik
wird für
die Endeinstellung der Spiegelfläche
angewandt.in the
general is therefore for
the initial setting of the mirror surface of the radio telescope with
large diameter,
that for
the astronomical observation with a millimeter radio wave or
a submillimetre wave, the mechanical measuring method
applied, and the radio holography method of electrical measuring technology
is for
the final setting of the mirror surface
applied.
7 ist eine Zustandsansicht,
die die Konfiguration eines herkömmlichen
Spiegelflächensteuerungssystems
zeigt, wobei die Spiegelflächenpräzision einer
Reflektorantenne nach einer Radioholographiemethode gemessen und
gesteuert wird. Dieses herkömmliche
Spiegelflächensteuerungssystem
ist in "Measurement of
Mirror Surface Accuracy of 45m Radio Wave Telescope based on Radio
Holography Method" von
M. Ishiguro, K. Morita, S. Hayashi, T. Masuda, E. Ebisu und S. Betsudan,
Technical Report Vol. 62, Nr. 5, S. 69–74 von Mitsubishi Electric
Corporation, 1988, angegeben. 7 Fig. 10 is a state view showing the configuration of a conventional mirror surface control system in which the mirror surface precision of a reflector antenna is measured and controlled according to a radio holography method. This conventional mirror surface control system is described in "Measurement of Mirror Surface Accuracy of 45m Radio Wave Telescope based on Radio Holography Method" by M. Ishiguro, K. Morita, S. Hayashi, T. Masuda, E. Ebisu and S. Betsudan, Technical Report Vol 62, No. 5, pp. 69-74 by Mitsubishi Electric Corporation, 1988.
In 7 bezeichnet 1 eine
Reflektorantenne. 2 ist ein geostationärer Satellit. 3 ist
eine Kollimationsantenne bzw. Sendeantenne, die an dem geostationären Satelliten 2 angebracht
ist und als eine Sendewellenquelle dient. 4 ist eine von der
Sendeantenne 3 abgestrahlte Senderadiowelle. 5 ist
ein Hauptreflektor, dessen Spiegelflächenpräzision gemessen wird.In 7 designated 1 a reflector antenna. 2 is a geostationary satellite. 3 is a collimation antenna or transmitting antenna attached to the geostationary satellite 2 is attached and serves as a transmission wave source. 4 is one of the transmitting antenna 3 radiated transmitter radio wave. 5 is a main reflector whose mirror surface precision is measured.
5a bezeichnet
jede von einer Vielzahl von Spiegeltafeln, die den Hauptreflektor 5 bilden. 5b bezeichnet jede
von einer Vielzahl von Stelleinheiten zum Ändern der Einstellpositionen
und -lagen der Spiegeltafeln 5a. 5c bezeichnet
eine Stützkonstruktion,
an der die Spiegeltafeln 5a und die Stelleinheiten 5b abgestützt sind. 6 ist
ein Primärstrahler,
an dem eine an dem Hauptreflektor 5 reflektierte und konvergent
gemachte Radiowelle empfangen wird. 7 ist ein Empfänger, in
den die Radiowelle von dem Primärstrahler 6 eingespeist
wird. 5a denotes each of a variety of mirror panels that make up the main reflector 5 form. 5b denotes each of a plurality of actuators for changing the setting positions and positions of the mirror panels 5a , 5c denotes a support structure on which the mirror panels 5a and the actuators 5b are supported. 6 is a primary radiator, one at the main reflector 5 reflected and converged radio wave is received. 7 is a receiver into which the radio wave from the primary radiator 6 is fed.
8 bezeichnet
jede von einer Vielzahl von Stützstreben. 9 bezeichnet
Strahlungsfeldverteilungsdaten, die in dem Empfänger 7 erhalten werden. 10 ist
ein Antennenlagesignal. Die Lage der Reflektorantenne 1 wird nach
Maßgabe
des Antennenlagesignals 10 so geändert, daß die Strahlungsfeldverteilungsdaten 9 erhalten werden,
die einer Lage der Reflektorantenne 1 entsprechen. 8th denotes each of a plurality of support struts. 9 denotes radiation field distribution data stored in the receiver 7 to be obtained. 10 is an antenna position signal. The location of the reflector antenna 1 becomes in accordance with the antenna position signal 10 changed so that the radiation field distribution data 9 to be obtained, the one position of the reflector antenna 1 correspond.
11 bezeichnet
einen Radioholographieprozessor, in dem eine Fourier-Transformation durchgeführt wird,
um eine Aperturverteilung aus den Strahlungsfeldverteilungsdaten 9 und
dem Antennenlagesignal 10 zu berechnen. 12 bezeichnet
einen Spiegelfiächenpräzisionsprozessor,
in dem die Spiegelflächenpräzision des Hauptreflektors 5 aus
der im Radioholographieprozessor 11 erhaltenen Aperturverteilung
berechnet wird. 11 denotes a radio holography processor in which a Fourier transform is performed to obtain an aperture distribution from the radiation field distribution data 9 and the antenna attitude signal 10 to calculate. 12 denotes a mirror surface precision processor in which the mirror surface precision of the main reflector 5 from the radio holography processor 11 obtained aperture distribution is calculated.
13 bezeichnet
eine Spiegelflächensteuerungseinrichtung,
die die Stelleinheiten 5b nach Maßgabe der im Spiegelflächenpräzisionsprozessor 12 erhaltenen
Spiegelflächenpräzision steuert,
um Einstellpositionen und -lagen der Spiegeltafeln 5a des
Hauptreflektors 5 einzustellen. 14 bezeichnet
ein Stelleinheitssteuersignal. 15 bezeichnet eine Referenzantenne,
in der ein Standard der Strahlungsfeldverteilungsdaten 9 gemessen wird. 13 denotes a mirror surface control device that controls the actuators 5b in accordance with the mirror surface precision processor 12 mirror surface precision control controls to adjusting positions and positions of the mirror panels 5a of the main reflector 5 adjust. 14 denotes an actuator control signal. 15 denotes a reference antenna in which a standard of the radiation field distribution data 9 is measured.
Als
nächstes
wird die Funktionsweise des herkömmlichen
Spiegelflächensteuerungssystems
beschrieben.When
next
will the operation of the conventional
Mirror surface control system
described.
Zur
Messung der Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors 5 wird eine Radiowelle für die Reflektorantenne 1 genutzt.
Daher wird eine Sendequellenposition der Radiowelle ausreichend
weit von der Reflektorantenne 1a entfernt auf die gleiche
Weise wie der geostationäre
Satellit 2 plaziert. Ferner wird anstelle des geostationären Satelliten 2 in
Fällen,
in denen als Sendequellenposition der Radiowelle eine bestimmte
Bodenposition hinreichend weit von der Reflektorantenne 1 entfernt
vorgegeben ist, die Bodenposition unter der Bedingung bestimmt,
daß die
Reflexion der Radiowelle an der Erde aufgrund von geographischen
Merkmalen reduziert ist. Eine Strahlungsfeldverteilung der Sendewelle 4 an
der Reflektorantenne 1 wird erhalten durch Empfang der
Sendewelle 4 bei gleichzeitiger Änderung der Lage der Reflektorantenne 1 in
zwei Dimensionen.To measure the mirror surface precision of the main reflector 5 becomes a radio wave for the reflector antenna 1 used. Therefore, a transmission source position of the radio wave becomes sufficiently far from the reflector antenna 1a removed in the same way as the geostationary satellite 2 placed. Furthermore, instead of the geostationary satellite 2 in cases in which the transmission source position of the radio wave a certain ground position sufficiently far from the reflector antenna 1 is predetermined, the ground position is determined on the condition that the reflection of the radio wave at the ground is reduced due to geographical features. A radiation field distribution of the transmission wave 4 at the reflector antenna 1 is obtained by receiving the transmission wave 4 while changing the position of the reflector antenna 1 in two dimensions.
Daher
werden die Strahlungsfeldverteilungsdaten 9 und das Antennenlagesignal 10,
das die Lage der Reflektorantenne 1 bezeichnet, als Paar
gemessen. Da eine Beziehung zwischen der Strahlungsfeldverteilung und
der Aperturverteilung der Sendewelle 4 an dem Hauptreflektor 5 durch
eine Fourier-Transformation ausgedrückt wird, werden die Strahlungsfeldverteilungsdaten 9 dem
Radioholographieprozessor 11 zugeführt, die Berechnungsverarbeitung
wird als schnelle Fourier-Transformation für die Strahlungsfeldverteilungsdaten 9 und
das Antennenlagesignal 10 durchgeführt, und die Aperturverteilung
an dem Hauptreflektor 5 wird berechnet.Therefore, the radiation field distribution data becomes 9 and the antenna attitude signal 10 indicating the location of the reflector antenna 1 referred to, measured as a pair. Since a relationship between the radiation field distribution and the aperture distribution of the transmission wave 4 at the main reflector 5 is expressed by a Fourier transform, the radiation field distribution data becomes 9 the radio holography processor 11 the calculation processing is called a fast Fourier transform for the radiation field distribution data 9 and the antenna attitude signal 10 performed, and the aperture distribution to the main reflector 5 is being computed.
Ein
Phasenterm der berechneten Aperturverteilung drückt eine Aperturphasenverteilung
aus und entspricht der Ungleichmäßigkeit
der Spiegelfläche
des Hauptreflektors 5. In dem Spiegelflächenpräzisionsprozessor 12 wird
die Aperturphasenverteilung in das Äquivalent der benutzten Wellenlänge umgewandelt,
und es wird eine Verteilung der Verzerrungsgrade, die von einer
Idealgestalt der Spiegelfläche
abweichen, erhalten.A phase term of the calculated aperture distribution expresses an aperture phase distribution and corresponds to the unevenness of the mirror surface of the main reflector 5 , In the mirror surface precision processor 12 For example, the aperture phase distribution is converted into the equivalent of the wavelength used, and a distribution of the degrees of distortion deviating from an ideal shape of the mirror surface is obtained.
Somit
kann die Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors 5 abgeschätzt werden. Außerdem werden die
Einstellpositionen und -lagen der den Hauptreflektor 5 bildenden
Spiegeltafeln 5a von den Stelleinheiten 5b in
der Spiegel flächensteuerungseinrichtung 13 korrigiert,
und die Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors 5 wird verbessert.Thus, the mirror surface precision of the main reflector 5 be estimated. In addition, the adjustment positions and positions of the main reflector 5 forming mirror panels 5a from the actuators 5b in the mirror area control device 13 corrected, and the mirror surface precision of the main reflector 5 will be improved.
Im
allgemeinen ist es im Hinblick auf den Antennengewinn erforderlich,
daß die
Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors 5 gleich oder kleiner als 1/20 einer Wellenlänge einer
Radiowelle (beispielsweise einer von einem Himmelskörper abgestrahlten
Radiowelle), die für
die astronomische Beobachtung genutzt wird, ist.In general, it is necessary in view of the antenna gain that the mirror surface precision of the main reflector 5 is equal to or smaller than 1/20 of a wavelength of a radio wave (for example, a radio wave radiated from a celestial body) used for the astronomical observation.
Im
Fall der Reflektorantenne 1 mit großem Durchmesser ist es erforderlich,
den Hauptreflektor 5 mit einer hohen Spiegelflächenpräzision herzustellen,
weil die Reflektorantenne 1 zur astronomischen Beobachtung
in einem Frequenzband einer Millimeterwelle oder einer Submillimeterwelle
mit kürzerer
Wellenlänge
verwendet wird. Um also die Spiegelflächenpräzision des Hauptreflektors 5 mit
höherer
Meßgenauigkeit
zu messen, muß die
Frequenz einer für
die Messung der Spiegelflächenpräzision genutzten
Radiowelle erhöht
werden.In the case of the reflector antenna 1 with large diameter it is necessary to use the main reflector 5 produce with a high mirror surface precision, because the reflector antenna 1 is used for astronomical observation in a frequency band of a millimeter wave or a submillimeter wave with a shorter wavelength. So the mirror surface precision of the main reflector 5 To measure with higher accuracy, the frequency of a used for measuring the mirror surface precision radio wave must be increased.
Da
jedoch das herkömmliche
Spiegelflächenpräzision-Steuerungssystem
der Reflektorantenne 1 die oben beschriebene Konfiguration
hat, sind die Frequenzen von Radiowellen, die von dem geostationären Satelliten 2 als
Sendewelle 4 zur Messung der Spiegelflächenpräzision des Hauptreflektors 5 abgestrahlt
werden können,
auf ein bestimmtes Frequenzband beschränkt. Daher stellt sich das
Problem, daß die
Meßgenauigkeit für die Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors 5 nicht ausreichend erhöht werden kann.However, since the conventional mirror face precision control system of the reflector antenna 1 The configuration described above are the frequencies of radio waves emitted by the geostationary satellite 2 as a broadcast wave 4 for measuring the mirror surface precision of the main reflector 5 be radiated can be limited to a specific frequency band. Therefore, the problem arises that the measurement accuracy for the mirror surface precision of the main reflector 5 can not be increased sufficiently.
In
Fällen,
in denen eine Sendewellenquelle auf dem Erdboden angeordnet ist,
oder in Fällen,
in denen ein Radiostern bzw. eine Radioquelle als Sendewellenquelle
genutzt wird, kann ferner die Frequenz einer für die Messung der Spiegelflächenpräzision genutzten
Radiowelle beliebig gewählt
werden. Aber in Fällen,
in denen die Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors 5 durch Nutzung einer Meßradiowelle
wie etwa einer Millimeterwelle oder einer Submillimeterwelle in
einem Frequenzband, das einer kurzen Wellenlänge entspricht, gemessen wird,
wird die Meßradiowelle
während
ihrer Ausbreitung erheblich geschwächt.Further, in cases where a transmission wave source is placed on the ground, or in cases where a radio core or a radio source is used as the transmission wave source, the frequency of a radio wave used for measuring the mirror surface precision can be arbitrarily selected. But in cases where the mirror surface precision of the main reflector 5 is measured by using a Meßradiowelle such as a millimeter wave or a submillimeter wave in a frequency band corresponding to a short wavelength, the Meßradiowelle is significantly weakened during its propagation.
Es
ist somit schwierig, für
die Messung der Spiegelflächenpräzision einen
ausreichenden Dynamikbereich zu erhalten, und ein Meßwinkelbereich,
der für
die signifikante Messung der Strahlungsfeldverteilung zulässig ist,
wird eingeengt.It
is thus difficult for
the measurement of mirror surface precision one
to obtain sufficient dynamic range, and a measuring angle range,
the for
the significant measurement of the radiation field distribution is permissible,
is concentrated.
Im
allgemeinen ist in Fällen,
in denen die Aperturverteilung aus der Strahlungsfeldverteilung
unter Anwendung der Fourier-Transformation berechnet wird, ein Auflösungsgrad
der Aperturverteilung nahezu umgekehrt proportional zu einem Meßbereich
der Strahlungsfeldverteilung für
paraxiale Strahlen. In Fällen,
in denen ein Meßwinkelbereich,
der für
die signifikante Messung der Strahlungsfeldverteilung zulässig ist,
schmal ist, stellt sich also das Problem, daß die Auflösung der Aperturverteilung
unzureichend ist.in the
general is in cases
in which the aperture distribution from the radiation field distribution
calculated using the Fourier transform, a degree of resolution
the aperture distribution almost inversely proportional to a measuring range
the radiation field distribution for
paraxial rays. In cases,
in which a measuring angle range,
the for
the significant measurement of the radiation field distribution is permissible,
narrow, so the problem arises that the resolution of the aperture distribution
is insufficient.
Da
außerdem
eine Millimeterwelle oder eine Submillimeterwelle für die astronomische
Beobachtung unter Verwendung eines Radioteleskops mit großem Durchmesser
verwendet wird, wird die Größe jeder
Spiegeltafel häufig
im Hinblick auf die mechanische Fertigungspräzision verringert. In diesem
Fall ist es wichtig, daß die
Aperturverteilung mit hoher Auflösung
erhalten wird.There
Furthermore
a millimeter wave or a submillimetre wave for the astronomical
Observation using a large diameter radio telescope
is used, the size of each
Mirror board often
reduced in terms of mechanical manufacturing precision. In this
Case it is important that the
Aperture distribution with high resolution
is obtained.
Im
Fall des Radioholographieverfahrens ist es ferner erforderlich,
die Amplitude und die Phase der Strahlungsfeldverteilung zu messen.
In den Fällen
jedoch, in denen eine Millimeterwelle oder Submillimeterwelle in
einem sehr hohen Frequenzband genutzt wird, ist es schwierig, die
Phase der Strahlungsfeldverteilung zu messen. Da es ferner erforderlich
ist, eine zweidimensionale Darstellung der Aperturverteilung anzufertigen,
muß die
Strahlungsfeldverteilung in zwei Dimensionen gemessen werden.in the
Case of the radio holographic process, it is also necessary
to measure the amplitude and phase of the radiation field distribution.
In the cases
however, in which a millimeter wave or submillimeter wave in
a very high frequency band is used, it is difficult to
Phase of the radiation field distribution to measure. As it is further required
is to make a two-dimensional representation of the aperture distribution,
must the
Radiation field distribution can be measured in two dimensions.
In
diesem Fall dauert es vergleichsweise lang, die Strahlungsfeldverteilung
in zwei Dimensionen zu messen, und die Strahlungsfeldverteilung
wird grundsätzlich
im Freien gemessen. Somit ergibt sich das Problem, daß die Spiegelflächen präzision des
Hauptreflektors 5 während
der Messung aufgrund des Einflusses von Temperatur oder Wind im
Freien geändert
wird.In this case, it takes comparatively long to measure the radiation field distribution in two dimensions, and the radiation field distribution is basically measured outdoors. Thus, the problem arises that the mirror surfaces precision of the main reflector 5 is changed during the measurement due to the influence of temperature or wind outdoors.
In
Fällen
dagegen, in denen die Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors 5 in einer sehr kurzen Entfernung gemessen
wird, braucht die Strahlungsfeldverteilung entsprechend einer großen Entfernung
zwar nicht gemessen zu werden, aber es ist erforderlich, die Aperturverteilung
an dem Hauptreflektor 5 unter Verwendung einer Sonde direkt
zu messen. In diesem Fall muß eine
ebene Oberfläche,
eine zylindrische Oberfläche
oder eine sphärische
Oberfläche
des Hauptreflektors 5 mit der Sonde mechanisch abgetastet
werden, um die Spiegelflächenpräzision zu
messen.In cases, however, in which the mirror surface precision of the main reflector 5 is measured at a very short distance, the radiation field distribution does not need to be measured according to a large distance, but it is necessary to have the aperture distribution at the main reflector 5 directly using a probe. In this case, a flat surface, a cylindrical surface or a spherical surface of the main reflector 5 be scanned mechanically with the probe to measure the mirror face precision.
Da
es jedoch notwendig ist, eine Fläche
abzutasten, die größer als
die des Hauptreflektors ist, ist es im Fall des Radioteleskops mit
großem
Durchmesser bei Verwendung einer Millimeterwelle oder einer Submillimeterwelle
sehr schwierig, eine breite Fläche
exakt abzutasten. Daher ergibt sich das Problem, daß die Meßgenauigkeit
von der Abtastgenauigkeit der Sonde abhängig und somit geringer ist.There
However, it is necessary to have an area
to sample larger than
which is the main reflector, it is in the case of the radio telescope with
great
Diameter when using a millimeter wave or submillimeter wave
very difficult, a wide area
to feel exactly. Therefore, there is the problem that the measurement accuracy
is dependent on the sampling accuracy of the probe and thus less.
Die
US-A-5 374 934 A beschreibt ein Meßsystem für eine Reflektorantenne, wobei
eine Trägereinrichtung
eine Antenne unter einem gewünschten
Drehwinkel lagert und die Spiegeloberfläche der Antenne unter verschiedenen
Drehwinkeln gemessen wird. Mit einem Computer wird eine Reihenentwicklung
der Meßwerte unter
Verwendung von Polarkoordinaten durchgeführt, die dem Meßsystem
zugeordnet sind, wobei die spezielle Deformation der Spiegeloberfläche im schwerelosen
Zustand und die Deformation aufgrund der Schwerkraft separat gemessen
werden.The
US-A-5 374 934 A describes a measuring system for a reflector antenna, wherein
a carrier device
an antenna below a desired one
Angle of rotation superimposes and the mirror surface of the antenna under different
Rotation angle is measured. With a computer becomes a series development
the measured values under
Use of polar coordinates carried out by the measuring system
associated with the special deformation of the mirror surface in the weightless
Condition and deformation measured separately by gravity
become.
In
der EP 1 026 780 A1 wird
eine Meß-
und Einstelleinrichtung für
eine Antennenreflektorfläche
angegeben, die eine plane Reflektorfläche aufweist, die größer ist
als eine Aperturfläche
des Hauptreflektors und parallel zu der Aperturfläche angeordnet
ist. Ein Betätigungsorgan
dient zum Antrieb einer Gruppe von Spiegelplatten des Hauptreflektors.
Eine Recheneinrichtung für
das zu emp fangende elektrische Feld ist vorgesehen, um jedes Mal
dann, wenn das Betätigungsorgan
die Position der Spiegeloberfläche
aus einem Ausgangszustand der Spiegeloberfläche des Hauptreflektors verlagert,
Funkwellensignale von Funkwellen zu messen, die von einem Sender/Empfän-ger ausgestrahlt
und von der Spiegeloberfläche
reflektiert werden.In the EP 1 026 780 A1 an antenna reflector surface measuring and adjusting device is provided which has a flat reflector surface which is larger than an aperture surface of the main reflector and is arranged parallel to the aperture surface. An actuator is used to drive a group of mirror plates of the main reflector. A computing device for the electric field to be received is provided to be in each case when the actuator, the position of the mirror surface from an output state of the mirror surface of the main reflector to measure radio wave signals of radio waves that are emitted by a transmitter / receiver and reflected by the mirror surface.
Auf
diese Weise wird dort eine Aperturflächen-Phasenverteilung in einem
Ausgangszustand des Hauptreflektors ermittelt, indem diese gemessenen
Signale einer arithmetischen Verarbeitung unterworfen werden, wobei
dann Konfigurationen der Spiegeloberfläche auf der Basis der Aperturflächen-Phasenverteilung
erhalten werden. Die Spiegeloberfläche wird dann mit dem Betätigungsorgan
in Abhängigkeit
von den erhaltenen Spiegeloberflächenkonfigurationen
eingestellt.On
this way, there will be an aperture area phase distribution in one
Initial state of the main reflector is determined by these measured
Signals are subjected to arithmetic processing, wherein
then mirror surface configurations based on the aperture area phase distribution
to be obtained. The mirror surface is then with the actuator
dependent on
from the obtained mirror surface configurations
set.
Die
Veröffentlichung
JP 2001-196842 A befaßt
sich mit einer Spiegeloberflächen-Präzisionsmeßeinrichtung,
um im gesamten Reflexionsbereich eines Hauptreflektors Aberrationen
zu unterdrücken,
die in einem Fresnel-Bereich auftreten. Zu diesem Zweck wird dort
ein TeilReflexions-Korrekturspiegel mit einer speziellen Gestalt
vewendet, um derartige Aberrationen zu kompensieren.The
publication
JP 2001-196842 A
with a mirror surface precision measuring device,
Aberrations around the entire reflection range of a main reflector
to suppress,
which occur in a Fresnel area. For this purpose will be there
a partial reflection correction mirror having a specific shape
used to compensate for such aberrations.
Die
Veröffentlichung
DEGUCHI, H. et al. „Radio
Holographic Metrology with Best-Fit
Panel Model of the Nobeyama 45-m Telescope" in IEICE Trans. Commun.Vol. E76-B,
Nr. 12, Dezember 1993, S. 1492 bis 1499 beschreibt ein Verfahren
zur Vermessung von Teleskopen mit einzelnen Spiegeltafeln mittels
der bereits erwähnten
Radio-Holographie.The
publication
DEGUCHI, H. et al. "Radio
Holographic Metrology with Best-Fit
Panel Model of the Nobeyama 45-m Telescope "in IEICE Trans. Commun.Vol. E76-B,
No. 12, December 1993, pages 1492 to 1499 describes a method
for the measurement of telescopes with individual mirror panels by means of
the already mentioned
Radio-holography.
Unter
Berücksichtigung
der Nachteile eines herkömmlichen
Spiegelflächensteuerungssystems
einer Reflektorantenne ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
eine Spiegelflächenpräzisions-Meßeinrichtung
und ein Spiegelflächensteuerungssystem
einer Reflektorantenne anzugeben, wobei eine im Stand der Technik
nur schwer anwendbare Radiowelle hoher Frequenz angewandt wird,
eine Aperturverteilung mit hoher Auflösung auch im Fall eines schmalen
Winkelbereichs bei der effektiven Messung einer Strahlungsfeldverteilung
erhalten wird, die Spiegelflächenpräzision auf
der Basis der Messung nur der Amplitude der Strahlungsfeldverteilung
abgeschätzt
und die Spiegelflächenpräzision der
Reflektorantenne mit hoher Genauigkeit gemessen wird.Under
consideration
the disadvantages of a conventional one
Mirror surface control system
a reflector antenna, it is the object of the present invention
a mirror surface precision measuring device
and a mirror surface control system
a reflector antenna, one in the prior art
heavy frequency radio wave is used,
an aperture distribution with high resolution even in the case of a narrow
Angular range in the effective measurement of a radiation field distribution
is obtained, the mirror surface precision on
the basis of measuring only the amplitude of the radiation field distribution
estimated
and the mirror surface precision of
Reflector antenna is measured with high accuracy.
Die
erfindungsgemäße Lösung besteht
darin, eine Spiegelflächenpräzisions-Meßeinrichtung
einer Reflektorantenne anzugeben, die die Merkmale des Anspruchs
1 bzw. des Anspruchs 2 aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen der
erfindungsgemäßen Spiegelflächenpräzisions-Meßeinrichtung
einer Reflektorantenne sind in den Ansprüchen 3 und 4 angegeben.The
inventive solution exists
therein, a mirror surface precision measuring device
a reflector antenna, the features of the claim
1 or of claim 2. Advantageous developments of
Mirror surface precision measuring device according to the invention
a reflector antenna are given in claims 3 and 4.
Das
erfindungsgemäße Spiegelflächensteuerungssystem
einer Reflektorantenne weist die Merkmale des Anspruchs 5 auf und
basiert im wesentlichen auf der erfindungsgemäßen Spiegelflächenpräzisions-Meßeinrichtung
sowie einer entsprechenden Spiegelflächensteuerungseinrichtung zur
Steuerung und Korrektur einer Vielzahl von Einstellpositionen der
Spiegeltafeln des Hauptreflektors in Abhängigkeit von den Spiegelflächenfehlern
der jeweiligen Spiegeltafeln.The
Mirror surface control system according to the invention
a reflector antenna has the features of claim 5 and
is based essentially on the mirror face precision measuring device according to the invention
and a corresponding mirror surface control device for
Control and correction of a variety of setting positions of
Mirror panels of the main reflector as a function of the mirror surface errors
the respective mirror panels.
Daher
können
die komplexen Erregungskoeffizienten der Spiegeltafeln in einer
Kombination der Tafelstrahlungsfeldverteilungen der Spiegeltafeln,
die den Hauptreflektor bilden, erhalten werden, um die Strahlungsfeldverteilung
der Reflektorantenne auszudrücken,
und die Spiegelflächenfehler
der Spiegeltafeln können
erhalten werden.Therefore
can
the complex excitation coefficients of the mirror panels in one
Combination of the panel radiation field distributions of the mirror panels,
which form the main reflector can be obtained to the radiation field distribution
to express the reflector antenna,
and the mirror surface errors
the mirror panels can
to be obtained.
In
den Fällen,
in denen eine Radiowelle, wie etwa eine Millimeterwelle oder eine
Submillimeterwelle mit einem Frequenzband, das einer sehr kurzen
Wellenlänge
entspricht, als Radiowelle für
die Messung der Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne gewählt wird,
kann somit auch dann, wenn der Beobachtungsbereich für die signifikante
Messung der Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne klein
ist, eine Darstellung der Spiegelflächenfehler, die Auflösungsgrade
entsprechend den Größen der
Spiegeltafeln haben, erhalten werden, und die Messung der Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors kann mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.In
the cases
in which a radio wave, such as a millimeter wave or a
Submillimeter wave with a frequency band that is a very short
wavelength
corresponds to, as a radio wave for
the measurement of the radiation field distribution of the reflector antenna is selected,
Thus, even if the observation area for the significant
Measurement of the radiation field distribution of the reflector antenna small
is a representation of the mirror surface errors, the levels of resolution
according to the sizes of the
Mirror plates have been obtained, and the measurement of mirror surface precision of
Main reflector can be performed with high accuracy.
Ferner
kann eine Vielzahl von Beobachtungspunkten beliebig gewählt werden,
um die Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne zu messen,
und es ist nur erforderlich, daß die
Anzahl der Beobachtungspunkte für
die Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne höher als
die Anzahl von Spiegeltafeln ist, die den Hauptreflektor bilden.
Somit kann die Meßdauer
der Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors vergleichsweise verkürzt werden, und der Einfluß von Temperatur
und Wind bei der Erstellung der Meßwerte kann verringert werden.Further
a multitude of observation points can be chosen arbitrarily,
to measure the radiation field distribution of the reflector antenna,
and it is only necessary that the
Number of observation points for
the radiation field distribution of the reflector antenna higher than
the number of mirror panels that make up the main reflector.
Thus, the measurement time
the mirror surface precision of
Main reflectors are shortened comparatively, and the influence of temperature
and wind in the preparation of the measured values can be reduced.
Obwohl
nur die Amplitude der Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne
gemessen wird, kann auch die Spiegelflächenpräzision des Hauptreflektors
geschätzt
werden.Even though
only the amplitude of the radiation field distribution of the reflector antenna
is measured, the mirror surface precision of the main reflector
estimated
become.
Ferner
können
die komplexen Erregungskoeffizienten der virtuellen Spiegeltafeln
erhalten werden, um die Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne
in einer Kombination der Tafelstrahlungsfeldverteilungen der virtuellen
Spiegeltafeln, die den Hauptreflektor bilden, auszudrücken, und
die Spiegelflächenfehler
der virtuellen Spiegeltafeln können
erhalten werden.Further
can
the complex excitation coefficients of the virtual mirror panels
obtained to the radiation field distribution of the reflector antenna
in a combination of the panel radiation field distributions of the virtual
Mirror panels that make up the main reflector, and express
the mirror surface errors
the virtual mirror panels can
to be obtained.
Somit
kann auch dann, wenn eine Beobachtungsfläche, die für die Messung der Strahlungsfeldverteilung
der Reflektorantenne klein ist, ein Diagramm der Spiegelflächenfehler
mit Auflösungsgraden
entsprechend den Größen der
virtuellen Spiegeltafeln erhalten werden. Insbesondere kann, weil
die Größen der
virtuellen Spiegeltafeln beliebig bestimmt werden können, ein
Diagramm der Spiegelflächenfehler
mit hoher Auflösung
erhalten werden.Consequently
can also, if an observation area, for the measurement of the radiation field distribution
the reflector antenna is small, a diagram of the mirror surface errors
with degrees of resolution
according to the sizes of the
virtual mirror panels are obtained. In particular, because
the sizes of
virtual mirror panels can be arbitrarily determined
Diagram of mirror surface errors
with high resolution
to be obtained.
Die
Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Diese
zeigen in:The
The invention will be described below with reference to the description of exemplary embodiments
explained in more detail with reference to the accompanying drawings. These
show in:
1 eine
Spiegelflächenpräzisions-Meßeinrichtung
einer Reflektorantenne gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung; 1 a mirror-surface precision measuring device of a reflector antenna according to a first embodiment of the invention;
2 eine
Spiegelflächenpräzisions-Meßeinrichtung
einer Reflektorantenne gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung; 2 a mirror-surface precision measuring device of a reflector antenna according to a second embodiment of the invention;
3 ein
Spiegelflächensteuerungssystem
einer Reflektorantenne gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung; 3 a mirror surface control system of a reflector antenna according to a third embodiment of the invention;
4 ein
Spiegelflächensteuerungssystem
einer Reflektorantenne gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung; 4 a mirror surface control system of a reflector antenna according to a fourth embodiment of the invention;
5A eine
erläuternde
Ansicht, die ein Meßprinzip
der Spiegelflächenpräzision der
Reflektorantenne gemäß der Erfindung
zeigt; 5A an explanatory view showing a measurement principle of the mirror surface precision of the reflector antenna according to the invention;
5B eine
erläuternde
Ansicht, die eine Beziehung in einer Gleichung zeigt, die ein Strahlungsfeld an
einem Beobachtungspunkt ausdrückt; 5B an explanatory view showing a relationship in an equation expressing a radiation field at an observation point;
5C ein
erläuterndes
Diagramm, das eine spezielle Beziehung in einer Gleichung zeigt,
die ein Strahlungsfeld an einem Beobachtungspunkt in Fällen zeigt,
in denen Spiegeltafeln an Idealpositionen angeordnet sind; 5C an explanatory diagram showing a specific relationship in an equation showing a radiation field at an observation point in cases where mirror panels are arranged at ideal positions;
6 eine
Beziehung zwischen einem Spiegelflächenfehler δmn einer
Spiegeltafel, einem Winkel 2θmn zwischen einer ankommenden Radiowelle
und einer abgehenden Radiowelle an der Spiegeltafel und einer Änderung ΔImn einer Radiowellenausbreitungsweglänge; und 6 a relationship between a mirror surface error δ mn of a mirror panel, an angle 2θ mn between an incoming radio wave and an outgoing radio wave on the mirror panel and a change ΔI mn of a radio wave propagation path length; and
7 eine
Zustandsansicht, die die Konfiguration eines herkömmlichen
Spiegelflächensteuerungssystems
zeigt. 7 a state view showing the configuration of a conventional mirror surface control system.
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beschrieben.embodiments
The invention will be described below with reference to the drawings
described.
AUSFÜHRUNGSFORM 1EMBODIMENT 1
1 ist
eine Spiegelflächenpräzisians-Meßeinrichtung
einer Refiektorantenne gemäß der ersten Ausführungsform
der Erfindung. Diejenigen Elemente, die gleich denen von 7 sind,
sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in 7 versehen. 1 is a Spiegelflächenprezisians measuring device of a Refiektorantenne according to the first embodiment of the invention. Those elements equal to those of 7 are are with the same reference numerals as in 7 Mistake.
In 1 bezeichnet 1 eine
Reflektarantenne zur Messung der Spiegelflächenpräzision. 16 ist eine Sendeantenne,
die in einer vorbestimmten Entfernung von der Reflektorantenne 1 angeordnet
ist. 4 bezeichnet eine Senderadiowelle, die von der Sendeantenne 16 abgestrahlt
wird. 5 bezeichnet einen Hauptreflektor, dessen Spiegelflächenpräzision gemessen
wird.In 1 designated 1 a reflector antenna for measuring the mirror surface precision. 16 is a transmitting antenna at a predetermined distance from the reflector antenna 1 is arranged. 4 denotes a transmitter radio wave coming from the transmitting antenna 16 is emitted. 5 denotes a main reflector, whose mirror surface precision is measured.
5a bezeichnet
jede einer Vielzahl von Spiegeltafeln, die den Hauptreflektor 5 bilden. 5b bezeichnet jede
einer Vielzahl von Stelleinheiten zum Ändern der Einstellpositionen
und der Lagen der Spiegeltafeln 5a. 5c bezeichnet
eine Stützkonstruktion,
an der die Spiegeltafeln 5a und die Stelleinheiten 5b abgestützt sind. 6 ist
ein Hauptstrahler, in dem eine an dem Hauptreflektor 5 reflektierte
und konvergent gemachte Radiowelle empfangen wird. 7 ist
ein Empfänger
(oder eine Strahlungsfeldverteilung-Meßeinrichtung), in den die Senderadiowelle 4 von
dem Hauptstrahler 6 eingespeist wird. 5a refers to any of a variety of mirror panels that the main reflector 5 form. 5b denotes each of a plurality of actuators for changing the setting positions and the positions of the mirror panels 5a , 5c denotes a support structure on which the mirror panels 5a and the actuators 5b are supported. 6 is a main radiator, one in the main reflector 5 reflected and converged radio wave is received. 7 is a receiver (or a radiation field distribution measuring device) into which the transmitter radio wave 4 from the main radiator 6 is fed.
8 bezeichnet
jede von einer Vielzahl von Stützstreben. 9 bezeichnet
Strahlungsfeidvertellungsdaten, die in dem Empfänger 7 erhalten werden.
Die Strahlungsfelverteilungsdaten 9 bezeichnen eine Strahlungsfeldverteilung
der Senderadiowelle 4, die an der Reflektorantenne 1a reflektiert
wird (nachstehend als Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne 1 bezeichnet). 8th denotes each of a plurality of support struts. 9 refers to radiation image distribution data stored in the receiver 7 to be obtained. The radiation field distribution data 9 denote a radiation field distribution of the transmitter radio wave 4 attached to the reflector antenna 1a is reflected (hereinafter referred to as radiation field distribution of the reflector antenna 1 designated).
10 bezeichnet
ein Antennenlagesignal. Eine Lage der Reflektorantenne 1 wird
nach Maßgabe
des Antennenlagesignals 10 geändert, um die Strahlungsfeldverteilungsdaten 9 zu
erhalten, die die Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne 1 entsprechend
den verschiedenen Lagen der Reflektorantenne 1 bezeichnen. 10 denotes an antenna attitude signal. One position of the reflector antenna 1 is in accordance with the antenna position signal 10 changed to the radiation field distribution data 9 to obtain the radiation field distribution of the reflector antenna 1 according to the different positions of the reflector antenna 1 describe.
15 bezeichnet
eine Referenzantenne, in der eine Referenz bzw. ein Standard der
Strahlungsfeldverteilungsdaten 9 gemessen wird. 17 bezeichnet
eine Spiegeltafelstrahlungsfeldverteilung-Speichereinrichtung, in
der Elemente von vorher ermittelten Meßdaten (oder normierte Strahlungsfelder)
jeder Spiegeltafel 5a für eine
Vielzahl von Beobachtungspunkten als Tafelstrahlungsfeldverteilung
der Spiegeltafel 5a gespeichert werden. 15 denotes a reference antenna in which a reference or a standard of the radiation field distribution data 9 is measured. 17 denotes a mirror panel radiation field distribution memory device in which elements of previously determined measurement data (or normalized radiation fields) of each mirror panel 5a for a plurality of observation points as panel radiation field distribution of the mirror panel 5a get saved.
18 bezeichnet
eine Recheneinrichtung zum Berechnen von komplexen Erregungskoeffizienten,
in der komplexe Erregungskoeffizienten jeder Spiegeltafel 5a entsprechend
den Strahlungsfeldverteilungsdaten 9 und dem Antennenlagesignal 10 der
Reflektorantenne 1 und der Tafelstrahlungsfeldverteilung
der Spiegeltafel 5a, die in der Spiegeltafelstrahlungsfeldverteilung-Speichereinrichtung 17 gespeichert
wird, berechnet werden. 18 denotes a calculating means for calculating complex excitation coefficients in which complex excitation coefficients of each mirror panel 5a according to the radiation field distribution data 9 and the antenna attitude signal 10 the reflector antenna 1 and the panel radiant field distribution of the mirror panel 5a in the mirror panel radiation field distribution memory device 17 will be calculated.
19 bezeichnet
einen Spiegelflächenpräzisionsprozessor
(oder eine Spiegelflächenpräzisionsrecheneinrichtung),
in dem ein Grad der Abweichung jeder Spiegeltafel 5a von
einer Idealposition nach Maßgabe
des komplexen Erregungskoeffizienten der Spiegeltafel 5a,
der in der Recheneinrichtung 18 erhalten wird, berechnet
wird, und die Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors 5 wird nach Maßgabe des Grads der Abweichung
der Spiegeltafeln 5a berechnet. 19 denotes a mirror surface precision processor (or a mirror surface precision calculator) in which a degree of deviation of each mirror plate 5a from an ideal position according to the complex excitation coefficient of the mirror panel 5a who is in the computing device 18 is obtained, and the mirror surface precision of the main reflector 5 becomes according to the degree of deviation of the mirror panels 5a calculated.
Bei
der ersten Ausführungsform
der Spiegelflächenpräzisions-Meßeinrichtung
der Reflektorantenne 1 wird nicht jede Stelleinheit 5b unbedingt
benötigt.
In Fällen,
in denen nur die Amplitude der Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne 1 gemessen
wird, wird auch die Referenzantenne 15 nicht benötigt.In the first embodiment, the mirror-surface precision measuring device of the reflector antenna 1 will not be any actuator 5b absolutely necessary. In cases where only the amplitude of the radiation field distribution of the reflector antenna 1 is measured, is also the reference antenna 15 not required.
Als
nächstes
wird ein Meßprinzip
der Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors 5 beschrieben.Next, a measuring principle of the mirror surface precision of the main reflector will be described 5 described.
Bei
der Spiegelflächenpräzisions-Meßeinrichtung
der Reflektorantenne 1 wird eine Strahlungsfeldverteilung
der Reflektorantenne 1 genutzt, um die Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors 5 zu messen, und eine Einstellposition
und -lage der Spiegelfläche
der Reflektorantenne 1 wird durch Betätigen der Stelleinheiten 5b nach
Maßgabe
der Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors 5, gemessen mit der Spiegelflächenpräzisions-Meßeinrichtung,
eingestellt.In the mirror surface precision measuring device of the reflector antenna 1 becomes a radiation field distribution of the reflector antenna 1 used the mirror surface precision of the main reflector 5 and an adjustment position and attitude of the mirror surface of the reflector antenna 1 is by pressing the actuators 5b in accordance with the mirror surface precision of the main reflector 5 measured with the mirror surface precision measuring device.
Eine
von der Sendeantenne 16 abgestrahlte Senderadiowelle 4 wird
an sämtlichen
Spiegeltafeln 5a, die den Hauptreflektor 5 der
Reflektorantenne 1 bilden, reflektiert, die reflektierte
Radiowelle 4 wird konvergent gemacht, so daß sie auf
den Primärstrahler 6 trifft,
und die reflektierte Radiowelle 4 wird in dem Empfänger 7 empfangen.
Bei der Messung einer Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne 1 wird
die von der Sendeantenne 16 abgestrahlte Senderadiowelle 4 in
dem Empfänger 7 empfangen,
während
gleichzeitig die Lage der Reflektorantenne 1 geändert wird,
und ein Strahlungsfeld der Senderadiowelle 4 wird für jede Lage
der Reflektorantenne 1 gemessen, um eine Vielzahl von Strahlungsfeldern
als eine Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne 1 zu
erhalten.One from the transmitting antenna 16 radiated transmitter radio wave 4 will be on all mirror panels 5a that the main reflector 5 the reflector antenna 1 form, reflect, the reflected radio wave 4 is made convergent, so that they are on the primary radiator 6 meets, and the reflected radio wave 4 will be in the receiver 7 receive. When measuring a radiation field distribution of the reflector antenna 1 becomes the of the transmitting antenna 16 radiated transmitter radio wave 4 in the receiver 7 receive while at the same time the location of the reflector antenna 1 is changed, and a radiation field of the transmitter radio wave 4 is for every position of the reflector antenna 1 measured to a plurality of radiation fields as a radiation field distribution of the reflector antenna 1 to obtain.
Aufgrund
der Umkehrbarkeit der Reflektorantenne 1 in bezug auf die
Ausbreitungsrichtung der Sendewelle kann dabei auch eine Strahlungsfeldverteilung
der Reflektorantenne 1 dadurch erhalten werden, daß eine von
dem Primärstrahler 6 ausgehende
Radiowelle an dem Hauptreflektor 5 der Reflektorantenne 1 reflektiert
wird, während
gleichzeitig die Lage der Reflektorantenne 1 geändert und
ein Strahlungsfeld der in der Sendeantenne 16 empfangenen
reflektierten Radiowelle für
jede Lage der Reflektorantenne 1 gemessen wird.Due to the reversibility of the reflector antenna 1 with respect to the propagation direction of the transmission wave can also be a radiation field distribution of the reflector antenna 1 be obtained in that one of the primary radiator 6 outgoing radio wave at the main reflector 5 the reflector antenna 1 reflectors while at the same time the position of the reflector antenna 1 changed and a radiation field in the transmitting antenna 16 received reflected radio wave for each position of the reflector antenna 1 is measured.
Anders
ausgedrückt,
es kann eine Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne 1 auch
erhalten werden, indem eine von dem Primärstrahler 6 abgestrahlte
Radiowelle an dem Hauptreflektor 5 reflektiert und eine Vielzahl
von Strahlungsfeldern der reflektierten Radiowelle an einer Vielzahl
von Beobachtungspunkten gemessen wird, die von der Reflektorantenne 1 jeweils
im gleichen Abstand entfernt angeordnet sind.In other words, it may be a radiation field distribution of the reflector antenna 1 also be obtained by one of the primary emitters 6 radiated radio wave to the main reflector 5 is reflected and a plurality of radiation fields of the reflected radio wave is measured at a plurality of observation points, that of the reflector antenna 1 are each arranged at the same distance away.
Danach
werden die Strahlungsfeldverteilungsdaten 9, die die Strahlungsfeldverteilung
der Reflektorantenne 1 bezeichnen, aus der im Empfänger 7 emp fangenen
reflektierten Radiowelle 4 entnommen, und die Strahlungsfeldverteilungsdaten 9 und
ein Antennenlagesignal 10 der Reflektorantenne 1 werden
der Recheneinrichtung 18 für komplexe Erregungskoeffizienten
zugeführt.
Das Antennenlagesignal 10, das eine Lage der Reflektorantenne 1 bezeichnet,
wird beispielsweise in einem Lagesensor oder einer Antennenbewegungseinheit
(nicht gezeigt) erzeugt.Thereafter, the radiation field distribution data becomes 9 representing the radiation field distribution of the reflector antenna 1 denote from the receiver 7 received reflected radio wave 4 taken, and the radiation field distribution data 9 and an antenna attitude signal 10 the reflector antenna 1 become the computing device 18 supplied for complex excitation coefficients. The antenna position signal 10 that is a location of the reflector antenna 1 is generated, for example, in a position sensor or an antenna moving unit (not shown).
In
der Recheneinrichtung 18 für komplexe Erregungskoeffizienten
wird ein komplexer Erregungskoeffizient jeder Spiegeltafel 5a nach
Maßgabe
der Strahlungsfeldverteilungsdaten 9, des Antennenlagesignals 10 und
einer Tafelstrahlungsfeldverteilung der Spiegeltafel 5a berechnet,
die in der Spiegeltafelstrahlungsfeldverteilung-Speichereinrichtung 17 gespeichert
ist.In the computing device 18 for complex excitation coefficients becomes a complex excitation coefficient of each mirror panel 5a in accordance with the radiation field distribution data 9 , the antenna position signal 10 and a panel radiation field distribution of the mirror panel 5a calculated in the mirror panel radiation field distribution memory device 17 is stored.
5A ist
eine erläuternde
Darstellung eines Meßprinzips
für die
Spiegelflächenpräzision.
In 5A wird in den Fällen, in denen die Reflektorantenne 1 auf
eine Lage eingestellt ist, ein Beobachtungspunkt Pn, der von der
Reflektorantenne 1 um eine vorbestimmte Strecke entfernt
ist, in einer beliebigen Richtung von der Reflektorantenne 1 angeordnet.
Ein Strahlungsfeld En der Reflektorantenne 1 für den Beobachtungspunkt
Pn wird gemäß einer
Gleichung (1) ausgedrückt. 5A is an explanatory illustration of a measuring principle for the mirror surface precision. In 5A is used in cases where the reflector antenna 1 is set to a position, an observation point Pn from the reflector antenna 1 is removed by a predetermined distance, in any direction from the reflector antenna 1 arranged. A radiation field E n of the reflector antenna 1 for the observation point Pn is expressed according to an equation (1).
Dabei
bezeichnet emn ein normiertes Strahlungsfeld
der m-ten Spiegeltafel 5a des Hauptreflektors 5, und
am bezeichnet einen komplexen Erregungskoeffizienten
der m-ten Spiegeltafel 5a. Die normierten Strahlungsfelder
emn jeder Spiegeltafel 5a werden
vorher gemessen und sind bekannt. Dabei werden die normierten Strahlungsfelder
emn der Spiegeltafeln 5a vorher
als Elemente von Meßdaten
gemessen und in der Spiegeltafelstrahlungsfeldverteilung-Speichereinrichtung 17 gespeichert.Here, e mn denotes a normalized radiation field of the mth mirror plate 5a of the main reflector 5 , and a m denotes a complex excitation coefficient of the m-th mirror panel 5a , The normalized radiation fields e mn each mirror panel 5a are measured before and are known. The normalized radiation fields e mn of the mirror panels 5a previously measured as elements of measurement data and in the mirror panel radiation field distribution memory device 17 saved.
In
Fällen,
in denen sowohl die Amplitude als auch die Phase des Strahlungsfelds
als ein Meßwert
Fn des Strahlungsfelds der Reflektorantenne 1 für jeden
Beobachtungspunkt Pn (oder für
jede Lage der Reflektorantenne 1) gemessen werden, wird
der komplexe Erregungskoeffizient am jeder
Spiegeltafel 5a erhalten durch Berechnen einer Abweichung
zwischen dem Meßwert
Fn und dem Strahlungsfeld En für jeden
Beobachtungspunkt und Minimieren einer Summe εa von
gewichteten quadratischen Werten der Abweichungen nach einer Methode
der kleinsten Quadrate. Die Summe εa ist
durch die Gleichung (2) definiert.In cases where both the amplitude and the phase of the radiation field as a measured value F n of the radiation field of the reflector antenna 1 for each observation point Pn (or for each position of the reflector antenna 1 ), the complex excitation coefficient a m of each mirror panel becomes 5a obtained by calculating a deviation between the measured value F n and the radiation field E n for each observation point and minimizing a sum ε a of weighted squared values of the deviations according to a least squares method. The sum ε a is defined by equation (2).
Dabei
bezeichnet wn einen Gewichtungsfaktor für den Beobachtungspunkt
Pn.In this case, w n denotes a weighting factor for the observation point Pn.
Der
komplexe Erregungskoeffizient am jeder Spiegeltafel 5a kann
durch Lösen
eines Gleichungssystems abgeschätzt
werden, das durch eine repräsentative
Gleichung (3) ausgedrückt
wird.The complex excitation coefficient a m of each mirror panel 5a can be estimated by solving a system of equations expressed by a representative equation (3).
Die
Gleichung (3) repräsentiert
M Gleichungen (m = 1 bis M).The
Represents equation (3)
M equations (m = 1 to M).
In
den Fällen,
in denen nur die Amplitude des Strahlungsfelds als ein Meßwert Fn des Strahlungsfelds der Reflektorantenne 1 für jeden
Beobachtungspunkt Pn gemessen wird, wird ferner der komplexe Erregungskoeffizient
am jeder Spiegeltafel 5a erhalten durch Berechnen einer
Abweichung zwischen |Fn|2 des
Meßwerts und
|En|2 des Strahlungsfelds
für jeden
Beobachtungspunkt und Durchführen
der wiederholten Berechnung unter Anwendung eines nichtlinearen
Optimierungsverfahrens, um so eine Summe εb von
gewichteten Quadratwerten der Abweichungen nach der Methode der
kleinsten Quadrate zu minimieren. Die Summe εb ist
durch eine Gleichung (4) definiert.In the cases in which only the amplitude of the radiation field as a measured value F n of the radiation field of the reflector antenna 1 is measured for each observation point Pn, further, the complex excitation coefficient at each mirror panel 5a obtained by calculating a deviation between | F n | 2 of the measured value and | E n | 2 of the radiation field for each observation point and performing the repeated calculation using a nonlinear optimization method so as to minimize a sum ε b of weighted square values of the least squares deviations. The sum ε b is defined by an equation (4).
Dabei
bezeichnet wn einen Gewichtungsfaktor für den Beobachtungspunkt
Pn.In this case, w n denotes a weighting factor for the observation point Pn.
Somit
wird der komplexe Erregungskoeffizient am jeder
Spiegeltafel 5a berechnet. Die Berechnung der komplexen
Erregungskoeffizienten am erfolgt in der
Recheneinrichtung 18 für
komplexe Erregungskoeffizienten.Thus, the complex excitation coefficient a m of each mirror panel becomes 5a calculated. The computation of the complex excitation coefficients a m takes place in the computing device 18 for complex excitation coefficients.
Dabei
wird bei der Berechnung der komplexen Erregungskoeffizienten am der Spiegeltafeln 5a die Amplitude
des Strahlungsfelds nach Maßgabe
einer Ausdehnungsverteilung des Primärstrahlers 6 zu den
Spiegeltafeln 5a zusätzlich
zu der Blockierung der Stützstreben 8 der
Reflektorantenne 1 bestimmt, und die Phase des Strahlungsfelds
wird in Abhängigkeit
von der Positioniergenauigkeit jeder Spiegeltafel 5a bestimmt.In the calculation of the complex excitation coefficients a m of the mirror panels is used 5a the amplitude of the radiation field in accordance with an expansion distribution of the primary radiator 6 to the mirror panels 5a in addition to blocking the struts 8th the reflector antenna 1 determined, and the phase of the radiation field is dependent on the positioning accuracy of each mirror panel 5a certainly.
Die
Beziehung in Gleichung (1) ist in 5B gezeigt.
In den Fällen,
in denen ein Gewinn der Reflektorantenne 1 (mit anderen
Worten das Strahlungsfeld En der Senderadiowelle 4 an
der Reflektorantenne 1) für den Beobachtungspunkt Pn,
der in der beliebigen Richtung von der Reflektorantenne 1 angeordnet
ist, maximiert ist, wie 5C zeigt,
muß ein
Produkt amemn des
komplexen Erregungskoeffizienten am und
der normierten Strahlungsfelder emn jeder
Spiegeltafel die gleiche Phase wie diejenigen der übrigen Spiegeltafeln 5a haben.The relationship in equation (1) is in 5B shown. In cases where a gain of the reflector antenna 1 (In other words, the radiation field E n of the transmitter radio wave 4 at the reflector antenna 1 ) for the observation point Pn, in any direction from the reflector antenna 1 is arranged, is maximized, how 5C For example, a product a m e mn of the complex excitation coefficient a m and the normalized radiation fields e mn of each mirror plate must have the same phase as those of the other mirror plates 5a to have.
In
Fällen,
in denen die Spiegeltafeln 5a in Idealpositionen angeordnet
sind, ist daher der Gewinn der Reflektorantenne 1 maximiert,
und die Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors 5 ist bestmöglich eingestellt.In cases where the mirror panels 5a In ideal positions, therefore, is the gain of the reflector antenna 1 maximizes, and the mirror surface precision of the main reflector 5 is best possible.
In
Fällen,
in denen der Gewinn der Reflektorantenne 1 für den Beobachtungspunkt
Pn, der in der beliebigen Richtung angeordnet ist, maximiert wird,
werden ein Spiegelflächenfehler δmn jeder
Spiegeltafel 5a und ein Grad δn der
Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors 5 gemäß den Gleichungen
(5) bis (9) unter Nutzung der in 6 gezeigten
Beziehung ausgedrückt.In cases where the gain of the reflector antenna 1 for the observation point Pn located in the arbitrary direction is maximized, a mirror surface error δ mn of each mirror panel becomes 5a and a degree δ n of the mirror surface precision of the main reflector 5 according to equations (5) to (9) using the in 6 expressed relationship shown.
Dabei
bezeichnet θmn in der Gleichung (6) einen halben Winkel
zwischen einer einfallenden Radiowelle und einer abgehenden Radiowelle
an der m-ten Spiegeltafel 5a. Δlmn in
der Gleichung (6) bezeichnet eine Änderung einer Radiowellenausbreitungsweglänge, verursacht
durch den Spiegelflächenfehler δmn der
m-ten Spiegeltafel 5a.Here, θ mn in the equation (6) denotes half angle between an incident radio wave and an outgoing radio wave at the m-th mirror panel 5a , Δl mn in the equation (6) denotes a change of a radio wave propagation path length caused by the mirror surface error δ mn of the m-th mirror panel 5a ,
λ in der Gleichung
(7) bezeichnet eine Wellenlänge
der Senderadiowelle 4 entsprechend der Messung der Strahlungsfeldverteilung
der Reflektorantenne 1 in einem freien Raum. ϕmn in der Gleichung (8) bezeichnet eine Phase
des Strahlungsfelds amemn einschließlich der
komplexen Erregungskoeffizienten am an dem
Beobachtungspunkt Pn. Ferner bezeichnet ein entsprechend der Gleichung
(9) erhaltener Wert einen Mittelwert der Phasen ϕmn an dem Beobachtungspunkt Pn.λ in the equation (7) denotes a wavelength of the transmitter radio wave 4 according to the measurement of the radiation field distribution of the reflector antenna 1 in a free space. φ mn in the equation (8) denotes a phase of the radiation field a m e mn including the complex excitation coefficients a m at the observation point Pn. Further, a value obtained according to the equation (9) denotes an average of the phases φ mn at the observation point Pn.
Die
Spiegelflächenfehler δmn der
Spiegeltafeln 5a und der Grad δmn der
Spiegelflächenpräzision des Hauptreflektors 5 werden
in dem Spiegelflächenpräzisionsprozessor 19 berechnet.The mirror surface errors δ mn of the mirror panels 5a and the degree δ mn of the mirror surface precision of the main reflector 5 are in the mirror surface precision processor 19 calculated.
Wie
oben beschrieben wird, kann ein Diagramm, das die Spiegelflächenfehler
bezeichnet, von denen jeder die Auflösung äquivalent einer Größe der jeweiligen
Spiegeltafel 5a hat, erhalten werden, und die Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors 5 kann gemessen werden.As described above, a diagram indicating the mirror surface errors, each of which is the resolution equivalent to a size of the respective mirror panel 5a has, and the mirror surface precision of the main reflector 5 can be measured.
Weil
die komplexen Erregungskoeffizienten am der
Spiegeltafeln 5a entsprechend der Methode der kleinsten
Quadrate berechnet werden, ist es bei der Messung der Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors 5 erforderlich, daß die Anzahl N der Beobachtungspunkte
für die
Messung der Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne 1 höher als
die Anzahl M der Spiegeltafeln 5a ist, die den Hauptreflektor 5 bilden.Because the complex excitation coefficients a m of the mirror panels 5a According to the method of least squares, it is in the measurement of the mirror surface precision of the main reflector 5 required that the number N of observation points for the measurement of the radiation field distribution of the reflector antenna 1 higher than the number M of the mirror panels 5a is that the main reflector 5 form.
Es
ist aber nicht unbedingt notwendig, daß die Beobachtungspunkte in
zwei Dimensionen verteilt sind. Mit anderen Worten, es gilt für die Messung
der Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne 1, daß die Reflektorantenne 1 linear
bewegt wird, um die Lage der Reflektorantenne 1 zu ändern.However, it is not absolutely necessary that the observation points are distributed in two dimensions. In other words, it applies to the measurement of the radiation field distribution of the reflector antenna 1 in that the reflector antenna 1 It moves linearly to the position of the reflector antenna 1 to change.
Obwohl
also ein Beobachtungsbereich, der möglich ist, um die Strahlungsfelder
an der Reflektorantenne signifikant zu messen, durch einen Dynamikbereich
eines Meßsystems
bestimmt ist, kann die Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors 5 gemessen werden, indem nur eine Vielzahl
von Meßwerten
der Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne 1 für die Beobachtungspunkte
des Beobachtungsbereichs erhalten wird.Thus, although an observation area that is possible to significantly measure the radiation fields at the reflector antenna is determined by a dynamic range of a measurement system, the mirror surface precision of the main reflector 5 be measured by only a plurality of measured values of the radiation field distribution of the reflector antenna 1 for the observation points of the observation area.
Somit
kann die Meßdauer,
die zum Erhalt der Meßwerte
der Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne 1 erforderlich
ist, vergleichsweise verkürzt
werden, die Meßwerte
der Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne 1 können effizient
erhalten werden, und ein Einfluß von
Temperatur und Wind bei der Messung der Strahlungsfeldverteilung
der Reflektorantenne 1 wird auf die Meßwerte der Strahlungsfeldverteilung
der Reflektorantenne 1 kaum ausgeübt.Thus, the measurement duration necessary to obtain the measured values of the radiation field distribution of the reflector antenna 1 is required, to be shortened comparatively, the measured values of the radiation field distribution of the reflector antenna 1 can be obtained efficiently, and an influence of temperature and wind in the measurement of the radiation field distribution of the reflector antenna 1 is based on the measured values of the radiation field distribution of the reflector antenna 1 hardly exercised.
Obwohl
nur die Amplitude der Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne 1 gemessen
werden kann, kann auch die Spiegelflächenpräzision des Hauptreflektors 5 gemessen
werden, wie vorstehend beschrieben wird.Although only the amplitude of the radiation field distribution of the reflector antenna 1 can also be measured, the mirror surface precision of the main reflector 5 are measured as described above.
Dabei
kann in den Fällen,
in denen die Reflektorantenne 1 eine Vielzahl von Reflektoren
einschließlich des
Hauptreflektors 5 hat, die Spiegelflächenpräzision der Reflektoren einschließlich des
Hauptreflektors 5 auf die gleiche Weise gemessen werden.It can be used in cases where the reflector antenna 1 a variety of reflectors including the main reflector 5 has, the mirror surface precision of the reflectors including the main reflector 5 be measured in the same way.
Wie
oben beschrieben, werden bei der ersten Ausführungsform die Tafelstrahlungsfeldverteilungen der
Spiegeltafeln 5a, die den Hauptreflektor 5 bilden,
in der Spiegeltafelstrahlungsfeldverteilung-Speichereinrichtung 17 als
die Elemente von Meßdaten
gespeichert, der komplexe Erregungskoeffizient jeder Spiegeltafel 5a wird
in der Erregungskoeffizient-Recheneinrichtung 18 entsprechend
den Strahlungsfeldverteilungsdaten 9, dem Antennenlagesignal 10 und
der Tafelstrahlungsfeldverteilung der Spiegeltafel 5a,
die vorher gespeichert wird, berechnet, und die Spiegelflächenfehler
der Spiegeltafeln 5a und die Spiegelflächenpräzision des Hauptreflektors 5 werden
in dem Spiegelflächenpräzisionsprozessor 19 entsprechend
den komplexen Erregungskoeffizienten der Spiegeltafeln 5a berechnet.As described above, in the first embodiment, the panel radiation field distributions of the mirror panels become 5a that the main reflector 5 in the mirror panel radiation field distribution memory device 17 stored as the elements of measurement data, the complex excitation coefficient of each mirror panel 5a is in the excitation coefficient calculator 18 according to the radiation field distribution data 9 , the antenna position signal 10 and the panel radiant field distribution of the mirror panel 5a which is previously stored, and the mirror surface errors of the mirror panels 5a and the mirror surface precision of the main reflector 5 are in the mirror surface precision processor 19 according to the complex excitation coefficients of the mirror panels 5a calculated.
Daher
können
die komplexen Erregungskoeffizienten der Spiegeltafeln 5a zur
Beschreibung der Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne 1 in
einer Kombination der Tafelstrahlungsfeldverteilung der den Hauptreflektor 5 bildenden
Spiegeltafeln 5a erhalten werden, und die Spiegelflächenfehler
der Spiegeltafeln 5a können
erhalten werden.Therefore, the complex excitation coefficients of the mirror panels can 5a for describing the radiation field distribution of the reflector antenna 1 in a combination of panel radiation field distribution, the main reflector 5 forming mirror panels 5a and the mirror surface errors of the mirror panels 5a can be obtained.
In
den Fällen,
in denen eine Radiowelle, wie etwa eine Millimeterwelle oder eine
Submillimeterwelle eines Frequenzbands, das einer sehr kurzen Wellenlänge ent spricht,
als die zur Messung der Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne 1 benutzte
Radiowelle gewählt
wird, kann somit, obwohl der für
die signifikante Messung der Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne 1 nutzbare
Beobachtungsbereich klein ist, ein Diagramm der Spiegelflächenfehler
mit Auflösungsgraden
erhalten werden, die den Größen der
Spiegeltafeln 5a entsprechen, und die Messung der Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors 5 kann mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden.In the cases where a radio wave, such as a millimeter wave or a submillimeter wave of a frequency band corresponding to a very short wavelength, than that for measuring the radiation field distribution of the reflector antenna 1 used radio wave can thus, although for the significant measurement of the radiation field distribution of the reflector antenna 1 usable observation area is small, a diagram of the mirror surface errors can be obtained with degrees of resolution, which are the sizes of the mirror panels 5a correspond, and the measurement of the mirror surface precision of the main reflector 5 can be done with high accuracy.
Ferner
können
die Beobachtungspunkte beliebig gewählt werden, um die Strahlungsfeldverteilung
der Reflektorantenne 1 zu messen, und es ist nur erforderlich,
daß die
Anzahl der Beobachtungspunkte für
die Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne 1 höher als
die Anzahl der Spiegeltafeln 5a ist, die den Hauptreflektor 5 bilden.
Somit kann die Meßdauer
der Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors 5 vergleichsweise verkürzt werden, und der Einfluß von Temperatur
und Wind auf die Meßwerte
bei der Messung kann verringert werden.Furthermore, the observation points can be chosen arbitrarily to the radiation field distribution of the reflector antenna 1 to measure, and it is only necessary that the number of observation points for the radiation field distribution of the reflector antenna 1 higher than the number of mirror panels 5a is that the main reflector 5 form. Thus, the measuring time of the mirror surface precision of the main reflector 5 be comparatively shortened, and the influence of temperature and wind on the measured values in the measurement can be reduced.
Auch
wenn nur die Amplitude der Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne 1 gemessen
wird, kann die Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors 5 auch abgeschätzt werden.Even if only the amplitude of the radiation field distribution of the reflector antenna 1 is measured, the mirror surface precision of the main reflector 5 also be estimated.
AUSFÜHRUNGSFORM 2EMBODIMENT 2
2 zeigt
eine Spiegelflächenpräzisions-Meßeinrichtung
einer Reflektorantenne gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung. Diejenigen Elemente, die denen in 1 entsprechen,
sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in 1 versehen,
und eine erneute Beschreibung dieser Elemente entfällt. 2 shows a mirror surface precision measuring device of a reflector antenna according to a second embodiment of the invention. Those elements that are in those 1 are identical with the same reference numerals as in 1 and no further description of these elements is required.
In 2 bezeichnet 20 eine
Recheneinrichtung für
die virtuelle Spiegeltafelstrahlungsfeldverteilung, in der die Tafelstrahlungsfelder
aller den Spiegeltafeln 5a entsprechenden virtuellen Spiegeltafeln
des Hauptreflektors 5 unter der Bedingung berechnet werden,
daß der
Hauptreflektor 5 rechnerisch in die virtuellen Spiegeltafeln
unterteilt ist.In 2 designated 20 a computing device for the virtual mirror panel radiation field distribution, in which the panel radiation fields of all the mirror panels 5a corresponding virtual mirror panels of the main reflector 5 be calculated on the condition that the main reflector 5 is computationally divided into the virtual mirror panels.
Bei
der ersten Ausführungsform
werden die normierten Strahlungsfelder emn der
Spiegeltafeln 5a vorher als Elemente von Meßdaten gemessen
und in der Spiegeltafelstrahlungsfeldverteilung-Speichereinrichtung 17 gespeichert.
Bei der zweiten Ausführungsform
jedoch wird kein normiertes Strahlungsfeld gemessen.In the first embodiment, the normalized radiation fields e mn of the mirror panels 5a previously measured as elements of measurement data and in the mirror panel radiation field distribution memory device 17 saved. However, in the second embodiment, no normalized radiation field is measured.
Im
einzelnen ist der Hauptreflektor 5 in eine Vielzahl von
virtuellen Spiegeltafeln unterteilt, die Tafelstrahlungsfeldverteilungen
aller virtuellen Spiegeltafeln des Hauptreflektors 5 werden
in der Virtuelle-Spiegeltafelstrahlungsfeldverteilung-Recheneinrichtung 20 berechnet.
In diesem Fall werden die Tafelstrahlungsfeldverteilungen sämtlicher
virtuellen Spiegeltafeln nach Maßgabe einer aktuellen Verteilungsmethode
oder einer Aperturverteilungsmethode berechnet.In particular, the main reflector 5 divided into a plurality of virtual mirror panels, the panel radiation field distributions of all the virtual mirror panels of the main reflector 5 are in the virtual mirror panel radiation field distribution calculator 20 calculated. In this case, the panel radiation field distributions of all the virtual mirror panels are calculated according to a current distribution method or an aperture distribution method.
Die
erhaltenen Tafelstrahlungsfelder von allen virtuellen Spiegeltafeln
werden in der Gleichung (1) als die normierten Strahlungsfelder
emn der Spiegeltafeln 5a genutzt,
und der Wert Fn des Strahlungsfelds der
Reflektorantenne 1 wird für jeden Beobachtungspunkt Pn
auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform gemessen. Daher
wird auf die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform
ein komplexer Erregungskoeffizient jeder virtuellen Spiegeltafel
in der Erregungskoeffizient-Recheneinrichtung 18 zum Berechnen
von komplexen Erregungskoeffizienten nach Maßgabe der Strahlungsfeldverteilungsdaten 9,
des Antennenlagesignals 10 und der Tafelstrahlungsfeldverteilung
der virtuellen Spiegeltafel berechnet.The obtained panel radiation fields of all the virtual mirror panels are expressed in equation (1) as the normalized radiation fields e mn of the mirror panels 5a used, and the value F n of the radiation field of the reflector antenna 1 is measured for each observation point Pn in the same manner as in the first embodiment. Therefore, in the same manner as in the first embodiment, a complex excitation coefficient of each virtual mirror panel in the excitation coefficient calculating means 18 for calculating complex excitation coefficients in accordance with the radiation field distribution data 9 , the antenna position signal 10 and the panel radiation field distribution of the virtual mirror panel.
Bei
der Messung der Strahlungsfeldverteilung des Hauptreflektors 5 unter
Nutzung einer Radiowelle, wie etwa einer Millimeterwelle oder einer
Submillimeterwelle sehr kurzer Wellenlänge wird, wie oben beschrieben,
ein Gewinn jeder tatsächlich
verwendeten Spiegeltafel 5a (mit anderen Worten ein Tafelstrahlungsfeld
jeder Spiegeltafel 5a, das in der Spiegeltafelstrahlungsfeldverteilung-Speichereinrichtung 17 als
ein normiertes Strahlungsfeld gespeichert ist) bei der ersten Ausführungsform
notwendigerweise verringert, weil ein Bereich jeder Spiegeltafel 5a kleiner
als ein Bereich des Hauptreflektors 5 ist.When measuring the radiation field distribution of the main reflector 5 using a radio wave such as a millimeter wave or a very short wavelength submillimeter wave, as described above, becomes a gain of every mirror plate actually used 5a (in other words, a panel radiation field of each mirror panel 5a in the mirror panel radiation field distribution memory device 17 is stored as a normalized radiation field) in the first embodiment is necessarily reduced because one area of each mirror panel 5a smaller than an area of the main reflector 5 is.
Es
ist daher bei der ersten Ausführungsform
schwierig, die Tafelstrahlungsfeldverteilung jeder Spiegeltafel 5a signifikant
zu messen. Bei der zweiten Ausführungsform
jedoch werden die Tafelstrahlungsfeldverteilungen der virtuellen
Spiegeltafeln des Hauptreflektors 5, die in der Virtuelle-Spiegeltafelstrahlungsfeldverteilung-Recheneinrichtung 20 berechnet
werden, anstelle der Elemente der Meßdaten, die in der Spiegeltafelstrahlungsfeldverteilung-Speichereinrichtung 17 gespeichert
sind, genutzt, und daher ist es nicht erforderlich, die Tafelstrahlungsfeldverteilungen
der Spiegeltafeln 5a des Hauptreflektors 5 zu
messen.It is therefore difficult in the first embodiment, the panel radiation field distribution of each mirror panel 5a to measure significantly. However, in the second embodiment, the panel radiation field distributions of the virtual mirror panels of the main reflector become 5 stored in the virtual mirror panel radiation field distribution calculator 20 instead of the elements of the measurement data stored in the mirror panel irradiation field distribution memory means 17 are used, and therefore it is not necessary, the panel radiation field distributions of the mirror panels 5a of the main reflector 5 to eat.
Obwohl
es also schwierig ist, die Tafelstrahlungsfeldverteilung jeder tatsächlich verwendeten
Spiegeltafel 5a signifikant zu messen, kann dadurch, daß die Tafelstrahlungsfeldverteilungen
der virtuellen Spiegeltafeln des Hauptreflektors 5 berechnet
werden, die Spiegelflächenpräzision der
Reflektorantenne 1 zuverlässig gemessen werden.Thus, although it is difficult, the panel radiation field distribution of each mirror panel actually used 5a can be significantly measured by the fact that the panel radiation field distributions of the virtual mirror panels of the main reflector 5 are calculated, the mirror surface precision of the reflector antenna 1 be reliably measured.
Da
ferner bei der zweiten Ausführungsform
die Anzahl von tatsächlich
ausgeführten
Meßvorgängen verringert
ist, kann die zur Messung der Spiegelflächenpräzision der Reflektorantenne 1 erforderliche
Gesamtzeit gegenüber
derjenigen bei der ersten Ausführungsform
verkürzt
werden.Further, in the second embodiment, since the number of actually performed measuring operations is reduced, that for measuring the mirror surface precision of the reflector antenna 1 required total time compared to that in the first embodiment can be shortened.
Da
ferner bei der zweiten Ausführungsform
die Größen der
virtuellen Spiegeltafeln beliebig vorgegeben werden können, können die
Größen der
virtuellen Spiegeltafeln so vorgegeben werden, daß sie kleiner als
diejenigen der Spiegeltafeln 5a sind. Daher kann ein Diagramm
einer Vielzahl von Spiegelflächenfehlern der
virtuellen Spiegeltafeln mit höherer
Auflösung
als bei der ersten Ausführungsform
erhalten werden.Further, in the second embodiment, since the sizes of the virtual mirror panels can be arbitrarily set, the sizes of the virtual mirror panels can be set to be smaller than those of the mirror panels 5a are. Therefore, a diagram of a plurality of mirror area errors of the virtual mirror panels with higher resolution than the first embodiment can be obtained.
Da
außerdem
bei der zweiten Ausführungsform
die Tafelstrahlungsfeldverteilungen der virtuellen Spiegeltafeln
des Hauptreflektors 5 anstelle der Tafelstrahlungsfeldverteilungen
der Spiegeltafeln 5a des Hauptreflektors 5 verwendet
werden, kann auch dann, wenn der Hauptreflektor 5 nur aus
einer Spiegeltafel besteht, die Spiegelflächenpräzision der Reflektorantenne 1 gemes sen
werden. Es ist also nicht unbedingt erforderlich, daß der Hauptreflektor 5 in
die Vielzahl von Spiegeltafeln 5a unterteilt wird, und
die Beschränkungen
der Reflektorantenne 1 können verringert werden.In addition, in the second embodiment, the panel radiation field distributions of the virtual mirror panels of the main reflector 5 instead of the panel radiation field distributions of the mirror panels 5a of the main reflector 5 can be used, even if the main reflector 5 consists only of a mirror board, the mirror surface precision of the reflector antenna 1 be measured. So it is not essential that the main reflector 5 into the multitude of mirror panels 5a is divided, and the limitations of the reflector antenna 1 can be reduced.
AUSFÜHRUNGSFORM 3EMBODIMENT 3
3 ist
ein Spiegelflächensteuerungssystem
einer Reflektorantenne gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung. Die Bestandteile, die gleich denen von 1 sind,
sind mit den gleichen Bezugszeichen wie dort versehen und werden
nicht erneut beschrieben. 3 is a mirror surface control system of a reflector antenna according to a third embodiment of the invention. The ingredients that are equal to those of 1 are with the same reference mark as well as there and will not be described again.
In 3 bezeichnet 13 eine
Spiegelflächensteuerungseinrichtung,
die den Betrieb der Stelleinheiten 5b steuert, so daß die Stelleinheiten 5b eine
Vielzahl von Einstellpositionen der Spiegeltafeln 5a der
Hauptreflektors 5 nach Maßgabe der Spiegelflächenfehler δmn der
Spiegeltafeln 5a, die in dem Spiegelflächenpräzisionsprozessor 19 erhalten
werden, einstellen. 14 bezeichnet jedes von einer Vielzahl
von Stelleinheitssteuersignalen, die in der Spiegelflächensteuerungseinrichtung 13 nach
Maßgabe
der Spiegelflächenfehler δmn der Spiegeltafeln 5a erzeugt
werden.In 3 designated 13 a mirror surface controller that controls the operation of the actuators 5b controls, so that the actuators 5b a variety of adjustment positions of the mirror panels 5a the main reflector 5 in accordance with the mirror surface errors δ mn of the mirror panels 5a used in the mirror surface precision processor 19 get set. 14 denotes each of a plurality of actuator control signals provided in the mirror surface controller 13 in accordance with the mirror surface errors δ mn of the mirror panels 5a be generated.
Als
nächstes
wird der Betrieb des Spiegelflächensteuerungssystems
beschrieben.When
next
becomes the operation of the mirror surface control system
described.
Die
Spiegelflächenfehler δmn der
Spiegeltafeln 5a und der Grad δn der
Spiegelflächenpräzision des Hauptreflektors 5 werden
in dem Spiegelflächenpräzisionsprozessor 19 auf
die gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform berechnet.The mirror surface errors δ mn of the mirror panels 5a and the degree δ n of the mirror surface precision of the main reflector 5 are in the mirror surface precision processor 19 calculated in the same manner as in the first embodiment.
Die
Spiegelflächenfehler δmn der
Spiegeltafeln 5a, die in dem Spiegelflächenpräzisionsprozessor 19 berechnet
werden, werden der Spiegelflächensteuerungseinrichtung 13 zugeführt, und
eine Vielzahl von Stelleinheitssteuersignalen 14 wird in
der Spiegelflächensteuerungseinrichtung 13 nach
Maßgabe
der Spiegelflächenfehler δmn der
Spiegeltafeln 5a erzeugt.The mirror surface errors δ mn of the mirror panels 5a used in the mirror surface precision processor 19 are calculated, the mirror surface control device 13 and a plurality of actuator control signals 14 becomes in the mirror surface control device 13 in accordance with the mirror surface errors δ mn of the mirror panels 5a generated.
Jedes
Stelleinheitssteuersignal 14 entspricht einer Stelleinheit 5b,
und die Stelleinheitssteuersignale 14 sind auf Werte eingestellt,
die den Spiegelflächenfehlern δmn der
Spiegeltafeln 5a entsprechen. Daher wird jede Stelleinheit 5b in
Abhängigkeit
von dem jeweiligen Stelleinheitssteuersignal 14 betätigt, und
eine Vielzahl von Einstellpositionen der Spiegeltafeln 5a wird
von den Stelleinheiten 5b korrigiert. Somit kann die Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors 5 verbessert werden, und der Hauptreflektor 5 kann
mit hoher Spiegelflächenpräzision eingestellt
werden.Each actuator control signal 14 corresponds to an actuating unit 5b , and the actuator control signals 14 are set to values corresponding to mirror face errors δ mn of the mirror panels 5a correspond. Therefore, each actuator becomes 5b in response to the respective actuator control signal 14 operated, and a variety of adjustment positions of the mirror panels 5a is from the actuaries 5b corrected. Thus, the mirror surface precision of the main reflector 5 be improved, and the main reflector 5 can be adjusted with high mirror surface precision.
Wie
oben beschrieben, steuert bei der dritten Ausführungsform die Spiegelflächensteuerungseinrichtung 13 die
Stelleinheiten 5b nach Maßgabe der Spiegelflächenfehler δmn der
Spiegeltafeln 5a, die in dem Spiegelflächenpräzisionsprozessor 19 erhalten
werden, so daß die
Stelleinheiten 5b eine Vielzahl von Einstellpositionen
der Spiegeltafeln 5a korrigieren.As described above, in the third embodiment, the mirror surface control device controls 13 the actuators 5b in accordance with the mirror surface errors δ mn of the mirror panels 5a used in the mirror surface precision processor 19 be obtained so that the actuators 5b a variety of adjustment positions of the mirror panels 5a correct.
Daher
können
in den Fällen,
in denen die komplexen Erregungskoeffizienten der Spiegeltafeln 5a erhalten
werden, um die Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne 1 in
einer Kombination der Tafelstrahlungsfeldverteilungen der Spiegeltafeln 5a,
die den Hauptreflektor 5 bilden, auszudrücken und
um ein Diagramm der Spiegelflächenfehler
mit Auflösungsgraden
entsprechend den Größen der
Spiegeltafeln 5a zu erhalten, die Einstellpositionen der
Spiegeltafeln 5a eingestellt werden. Daher kann zusätzlich zu
den bei der ersten Ausführungsform
erzielten Auswirkungen der Hauptreflektor 5 mit hoher Spiegelflächenpräzision eingestellt
werden.Therefore, in cases where the complex excitation coefficients of the mirror panels 5a obtained to the radiation field distribution of the reflector antenna 1 in a combination of the panel radiation field distributions of the mirror panels 5a that the main reflector 5 form and express a plot of the mirror surface errors with degrees of resolution corresponding to the sizes of the mirror panels 5a to obtain the adjustment positions of the mirror panels 5a be set. Therefore, in addition to the effects obtained in the first embodiment, the main reflector 5 be adjusted with high mirror surface precision.
AUSFÜHRUNGSFORM 4EMBODIMENT 4
4 ist
ein Spiegelflächensteuerungssystem
einer Reflektorantenne gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung. Diejenigen Elemente, die denen von 2 gleichen,
sind mit den gleichen Bezugszeichen wie dort bezeichnet und werden
nicht erneut beschrieben. 4 is a mirror surface control system of a reflector antenna according to a fourth embodiment of the invention. Those elements that of 2 are denoted by the same reference numerals as there and will not be described again.
In 4 bezeichnet 13 eine
Spiegelflächensteuerungseinrichtung,
die einen Betrieb der Stelleinheiten 5b steuert, so daß die Stelleinheiten 5b eine
Vielzahl von Einstellpositionen der Spiegeltafeln 5a des
Hauptreflektors 5 nach Maßgabe der Spiegelflächenfehler
der virtuellen Spiegeltafeln, die in dem Spiegelflächenpräzisionsprozessor 19 erhalten
werden, einstellen.In 4 designated 13 a mirror surface controller that controls operation of the actuators 5b controls, so that the actuators 5b a variety of adjustment positions of the mirror panels 5a of the main reflector 5 in accordance with the mirror surface errors of the virtual mirror panels included in the mirror surface precision processor 19 get set.
14 bezeichnet
jedes einer Vielzahl von Stelleinheitssteuersignalen, die in der
Spiegelflächensteuerungseinrichtung 13 nach
Maßgabe
der Spiegelflächenfehler
der virtuellen Spiegeltafeln erzeugt werden. 14 denotes each of a plurality of actuator control signals included in the mirror surface controller 13 be generated in accordance with the mirror surface errors of the virtual mirror panels.
Als
nächstes
wird die Betriebsweise des Spiegelflächensteuerungssystems beschrieben.When
next
the operation of the mirror surface control system will be described.
Die
Spiegelflächenfehler
der virtuellen Spiegeltafeln und die Spiegelflächenpräzision δn des
Hauptreflektors 5 werden in dem Spiegelflächenpräzisionsprozessor 19 auf
die gleiche Weise wie bei der zweiten Ausführungsform berechnet.The mirror surface errors of the virtual mirror panels and the mirror surface precision δ n of the main reflector 5 are in the mirror surface precision processor 19 calculated in the same manner as in the second embodiment.
Die
Spiegelflächenfehler
der virtuellen Spiegeltafeln, die in dem Spiegelflächenpräzisionsprozessor 19 berechnet
werden, werden der Spiegelflächensteuerungseinrichtung 13 zugeführt, und
eine Vielzahl von Stelleinheitssteuersignalen 14 wird in
der Spiegelflächensteuerungseinrichtung 13 in
Abhängigkeit
von den Spiegelflächenfehlern
der virtuellen Spiegeltafeln erzeugt. Jedes Stelleinheitssteuersignal 14 entspricht
einer Stelleinheit 5b, und die Stelleinheitssteuersignale 14 sind
mit Werten vorgegeben, die den Spiegelflächenfehlern der virtuellen
Spiegeltafeln entsprechen.The mirror surface errors of the virtual mirror panels used in the mirror surface precision processor 19 are calculated, the mirror surface control device 13 and a plurality of actuator control signals 14 becomes in the mirror surface control device 13 generated in response to the mirror surface errors of the virtual mirror panels. Each actuator control signal 14 corresponds to an actuating unit 5b , and the actuator control signals 14 are given values corresponding to the mirror surface errors of the virtual mirror panels.
Daher
wird jede Stelleinheit nach Maßgabe
des entsprechenden Stelleinheitssteuersignals 14 betätigt, und
eine Vielzahl von Einstellpositionen der Spiegeltafeln 5a wird
von den Stelleinheiten 5b korrigiert. Somit kann die Spiegelflächenpräzision des
Hauptreflektors 5 verbessert werden, und der Hauptreflektor 5 kann
mit hoher Spiegelflächenpräzision eingestellt
werden.Therefore, each actuator will be in accordance with the corresponding actuator control signal 14 operated, and a variety of adjustment positions of the mirror panels 5a is from the actuaries 5b corrected. Thus, the mirror surface precision of the main reflector 5 be improved, and the main reflector 5 can be adjusted with high mirror surface precision.
Wie
vorstehend beschrieben, steuert bei der vierten Ausführungsform
die Spiegelflächensteuerungseinrichtung 13 die
Stelleinheiten 5b nach Maßgabe der Spiegelflächenfehler
der virtuellen Spiegeltafeln, die in dem Spiegelflächenpräzisionsprozessor 19 erhalten
werden, um die Stelleinheiten 5b zu veranlassen, eine Vielzahl
von Einstellpositionen der Spiegeltafeln 5a zu korrigieren.As described above, in the fourth embodiment, the mirror surface control device controls 13 the actuators 5b in accordance with the mirror surface errors of the virtual mirror panels included in the mirror surface precision processor 19 to be obtained to the actuators 5b to cause a variety of adjustment positions of the mirror panels 5a to correct.
In
den Fällen,
in denen die komplexen Erregungskoeffizienten der virtuellen Spiegeltafeln
erhalten werden, um die Strahlungsfeldverteilung der Reflektorantenne 1 in
einer Kombination der Tafelstrahlungsfeldverteilungen der virtuellen
Spiegeltafeln, die den Hauptreflektor 5 bilden, auszudrücken und
um ein Diagramm der Spiegelflächenfehler
zu erhalten, die Auflösungsgrade
haben, die den Größen der
virtuellen Spiegeltafeln entsprechen, können die Einstellpositionen
der Spiegeltafeln 5a eingestellt werden. Somit kann zusätzlich zu den
bei der zweiten Ausführungsform
erzielten Wirkungen der Hauptreflektor 5 mit hoher Spiegelflächenpräzision eingestellt
werden.In the cases where the complex excitation coefficients of the virtual mirror panels are obtained, the radiation field distribution of the reflector antenna 1 in a combination of the panel radiation field distributions of the virtual mirror panels that form the main reflector 5 form, express and obtain a plot of the mirror surface errors having degrees of resolution corresponding to the sizes of the virtual mirror panels, the mirror panel adjustment positions can be 5a be set. Thus, in addition to the effects achieved in the second embodiment, the main reflector 5 be adjusted with high mirror surface precision.
